DE2830911C3 - Solid-state color image pickup device - Google Patents
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Description
Die Erfindung beiriiit eine Festkörper-Farbbildaulnahmeeinrichtung nach dem Oberbegrill des Patentanspruchs 1.The invention relates to a solid state color image pickup device according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Einrichtung erfordert eine Abbildungsplatte mit einem Auflösungsvermögen, das demjenigen einer derzeit in der Fernsehtechnik \erwendeten Bildaufnahmeröhre entspricht. Sie benötigt daher photoelekirische Wandlerelemente, welche eine Matrix von ungefähr 500x500 Bildelemenien bilden. Schalter zur Auswahl von (x. ^-Koordinaten, die den Bildelementen entsprechen, und eine A-(Horizontal)Abiastschahung sowie eine .HVertikal-)Abtastschaliung. die die Schalter ein- und ausschalten und jeweils aus ungefähr 500 Stufen -bestehen.Such a device requires an imaging plate with a resolution equivalent to that of an image pickup tube currently used in television technology. It therefore requires photoelectric transducer elements which form a matrix of approximately 500x500 picture elements. Switch for the selection of (x. ^ -Coordinates, which correspond to the picture elements, and an A- (Horizontal) Abiastschahung as well as a .HVertical-) Scanning layer. which turn the switches on and off and each consist of about 500 steps.
Dementsprechend nimm! eine Festkörper-Abbildungs\ ornchturig üblichere eise einen Aufbau an. v. ie er in Fig. 1 gezeigt. Sie ist in MOS-(Metall-Oxide-Semiconducior-Melail-Oxid-Halbleiter )LSl-(Large Scale-Integration = hochintegrierier) Schaliungstechnulogie hergestellt mn der sich eine hohe Integrationsdichte verhältnismäßig einlach verwirklichen läßt in I-ι g. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Horizontalabiasischaltung zur Auswahl von x-Lagen und das Be/ugszei chen 2 eine Vertikalabiasischaltung zur Auswahl von v-Lagen. Mit 3 ist ein Vertikalschaher-MOS-Transislor (im lolgenden einlach »Vertikalsehalier« genannt) bezeichnet, der durch einen Abtastimpuls der Schaltung 2 ein oder ausgeschaltet wird, mit 4 eine Photodiode (pholoelektrisches Wandlerelement). die den Source Anschluß des Vertikalschalters 3 ausnül/l. und mn 5 eine Verlikalsignal-Ausgangsleilung. an weiche die Drains der Vertikalsehalier 3 gemeinsam angeschlossen sind Bei 6 isl ein Horizontalschaller-MOS-T ransislur (im lolgenden einlach als »Hori/ontalschaller« be/eich net) gezeigt, dei durch einen von der Hori/.unialabiasi schaltung 1 kommenden Ablaslimpuls ein oder ausgeschakei wird, wobei der Drain Anschluß dieses Schalters mn einer Honzonlaisignalausgangsleilung 7 und seine Source mit der Vertikal-Signalausgangslei lung 5 verbunden ist. Mn 8 ist eine Spannungsquelle /ui Erzeugung einer Vorspannung für die photoelektnsclR-Wandlerelcmenle (üblicherweise »largel-Spannuiigs Versorgung« genannt), bezeichnet, die über einen Widerstands mn der Horizonialsignal Ausgangsleiluiig 7 verbunden ist Em gemeinsames Merkmal von festkörper Abbildungsplaiien besteh! dann. daß. du die ein/einen Bildelemenie getrennt sind und die Abtastung durch von außen aufgegebene laklimpulse durchge führt wird, das Bildelement, dessen Signal gerade ausgelesen wird, leicht diskriminiert werden kann. Line Festkörper Abbildungsvorrichtung ist deshalb sehr zweckmäßig für die Gewinnung von Farbsignalen aus dem Grund, weil der Taktimpuls als ein Vorrucksignal dieni und Signale lür die einzelnen Bildelemenie getrennt werden könnenTake accordingly! a solid-state mapping \ Ornately more usual a structure. v. ie he shown in fig. It is in MOS (Metal-Oxide-Semiconducior-Melail-Oxide-Semiconductor ) LSl (Large Scale Integration = highly integrated) formwork technology produced with a high integration density Can be realized relatively easily in I-ι g. 1 the reference numeral 1 denotes a horizontal abias circuit for the selection of x-positions and the reference chen 2 a vertical abias circuit to select from v-layers. With 3 is a vertical switch MOS transistor (in the following simply called "vertical halter") denotes, which is switched on or off by a sampling pulse of the circuit 2, with 4 a photodiode (pholoelectric transducer element). which the Source Connection of the vertical switch 3 ausnül / l. and mn 5 a lost signal output line. to soft the Drains of the vertical hall 3 are connected together. At 6 there is a horizontal sounder MOS-T ransislur (in the following simply referred to as "hori / ontal schaller" net) shown dei by one of the Hori / .unialabiasi circuit 1 coming Ablaslimpuls is switched on or off, the drain connection of this Switch mn a Honzonlaisignalausgangsleilung 7 and its source to the vertical signal output line ment 5 is connected. Mn 8 is a voltage source / ui Generating a bias voltage for the photoelectronic converter element (usually »largel-Spannuiigs Supply «called), which has a Resistance mn the horizontal signal output line 7 is a common feature of solid image plaques! then. that. you the a picture element are separated and the scanning through externally given laklim impulses leads, the picture element whose signal is being read out can easily be discriminated. Line Solid-state imaging device is therefore very useful for the extraction of color signals the reason because the clock pulse is used as an advance signal The services and signals for the individual picture elements can be separated
Will man eine I arbleinsehkamera unter Verwendung der Fesikörper-Abbildungsvornchiung der I ig. 1 aufbauen, so werden im allgemeinen drei Abbildungsplatlen zur Umwandlung von rotem (R). grünem (C) b/w. Hauern (B) Licht in elektrische Signale benöJgi. Eine ι ernsehkamera, die drei solche f-'estkörpei -Abbildungsplatten verwendti, benötigt jedoch ein farbaul'lösendesIf you want to have a vision camera using the solid-body imaging device of the Iig. 1 build up, there are generally three image plates for converting red (R). green (C) b / w. Turrets (B) require light in electrical signals. A television camera that uses three such solid-body imaging plates, however, requires a color-dissolving one
optisches System zur Auflösung von einfallendem Licht in die drei Grundfarben Rot Grün und Blau, eine spezielle Abbildungslinse usw. Dies bildet ein ernstes Hindernis auf dem Weg zur Miniaturisierung der Kamera und der Verminderung ihrer Kosten.optical system for the resolution of incident light into the three basic colors red, green and blue, one special imaging lens, etc. This forms a serious one Obstacle on the way to miniaturization of Camera and reducing its cost.
Angesichts dieses Problems ist aus der deutschen Ollenlegungsschrill 26 08 998 eine Farbbildaulnahmeeinrichiung bekannt, bei der. wie als Beispiel in F ig. 2 dargestellt, die eine Matrix \on Abbildungs-Bildelementen bildenden phoioelekinsehen Wandlerelemente nvi Farbfiltern R G und B. die nur rotes, grünes b/w. blaues Licht durchlassen und schachbrettartig angeordnet sind, in Korrespondenz gebracht sind wobei Signale der drei Grundfarben von der einzigen Abbildungsplatte herge leitet werden. Der Ausdruck »schachbrettartig« bezeichnet ein Muster, bei welchem Farbfilter lür R. Gund B jeweils periodisch in vertikaler und horizontaler Kichiung angeordnet sind. Du; Abstände in der Anordnung sind mehl aul die in der F ig. 2 gezeigten beschränkt. Bei dem in I- ι g. 2 gezeigien Ajfbau sind Killer iur Grün (oder Killer, welche Signale zur Bildhelligkeit übertragen) horizontal und vertikal aul der Abbildungsplatte in einer Weise angeordnet, daß sii die Zwischenräume zwischen den Filtern lür R und Ii ausfüllen Deshalb läßt sich selbst bei kleiner Anzahl von Bildelemenleri der Festkörper-Abbildungsplallc eine Festkörper-Farbabbildungsvorrichtung gewinnen, de ren Auflösung wenig verschlechten ist. Das Verfahren eignet sich hervorragend als System, bei welchem Farbsignal·.' von einer einzigen Festkörper Abbildung;, platte abgeleitet werden.In view of this problem, a Farbbildaulnahmeinrichiung is known from the German Ollenlegungsschrill 26 08 998, in which. as an example in Fig. 2, the phoioelekin converter elements nvi color filters RG and B. the only red, green b / w, which form a matrix of image picture elements. Allow blue light to pass through and are arranged like a checkerboard, are brought into correspondence, with signals of the three primary colors being derived from the single imaging plate. The expression "checkerboard-like" denotes a pattern in which color filters for R. G and B are periodically arranged in a vertical and horizontal direction. You; The spacing in the arrangement is flour as shown in the fig. 2 shown limited. In the case of the I- ι g. 2 gezeigien Ajfbau are Killer iur green (or killer, which transmit signals to the image brightness) horizontally and vertically of the imaging plate aul in a manner arranged to sii fill the interstices between the filters tor R and Ii Therefore left to itself with a small number of Bildelemenleri the Solid-state imaging plallc obtain a solid-state color imaging device whose resolution is little degraded. The method is ideally suited as a system in which color signal ·. ' can be derived from a single solid-state figure ;, plate.
Im Prinzip läßt sich eine I arbabbildungsvorrichlung realisieren, indem man die in I ig 1 ge/.eigle Feslkoi pei Abbildungsvorrichlung und wie in I-" i g. 2 schach bretlarlig angeordnete 1 arbfiller miteinander kuinbi inert Bei einlacher Kombination wird jedoch ein Demodulator kompliziert, die Weiterverarbeitung der Ausgangssignale ist schwierig und es laßt sich keine den hrwartungen entsprechende hohe Auflosung eilen henIn principle, an imaging device can be used realize by using the I ig 1 ge / .eigle Feslkoi pei imaging device and as in I- "i g. 2 chess Bretlarlig arranged 1 arbfiller with each other kuinbi inert With a simple combination, however, a The demodulator is complicated, the further processing of the output signals is difficult and none of the High resolution corresponding to expectations
I ι g. 1 zeigt nur den Prinzipaufbau /ur F.rlauierung der Wirkungsweise einer Festkörper Abbildungsvor nchtung. in Wirklichkeit ist aber entsprechend dem Wiedergabesvsleni einer Aufnahmeröhre!! Vorrichtung in vertikaler Richtung ein verschachteltes Abtasten erlorderlich. Ferner ist es /ur Vermeidung eines Kapa/ilalsnaehhäiigens (unausgelesen zurückgelassene Ladungen) notwendig, ein Verschachtelungssystem vorzusehen, bei welchem zwei Reihen von Bildelemeii ten gleichzeitig ausgewählt werden (siehe oifengclegte japanische Patentanmeldung 51-57 123). Im Falle gleich/eiliger Auswahl von zwei Reihen von Bildetemeinen ist es durch bloßes Verbessern der Verttkalabta suing und des Treibverfahrens der in I ι g. 1 gezeigten Festkörper Abbildungsvorrichtung (vgl. offeogelegie japanische Patentanmeldung 51 71 142) unmöglich zu erreichen, daß die I arbsignale des die in F i g. 2 ge/.eigten Farbfilter verwendenden Systems in einer Weise ausgelesen werden, daß sie für die einzelnen Bildelemente gelaunt sind. Der Cjrund hierfür liegt darin, dali die Signale der durch Verschachtelung ι gleichzeitig ausgewählten zwei Reihen von Bildeleinenten gleichzeitig an Uie Vertikalsignal· Ausgangsleitung 5 geliefert weiden, \υ daß beide Signale miteinander mischen.I ι g. 1 shows only the basic structure of the operation of a solid-state imaging device. in reality, however, according to the playback video of a pickup tube !! Device in the vertical direction an interlaced scanning required. Further, in order to avoid the near-capacitance (charges left unread), it is necessary to provide an interleaving system in which two rows of picture elements are selected at the same time (see Japanese Patent Application Laid-Open 51-57123). In the case of equal / urgent selection of two series of constituencies, it is possible to achieve the result in I ι g by merely improving the Verttkalabta suing and the forcing method. 1 shown solid-state imaging device (see. Offeogelegie Japanese patent application 51 71 142) impossible to achieve that the I arbsignale of the in F i g. 2 systems using tilted color filters can be read out in such a way that they are moody for the individual picture elements. The Cjrund This is because the signals of the ι by interleaving simultaneously selected two rows of DALI Bildeleinenten simultaneously to Uie vertical signal line 5 · output supplied grazing \ υ that both signals mix with each other.
Bei der Erfindung sind diese Nachieile vermieden. ιIn the invention, these disadvantages are avoided. ι
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Festkörper-Farbabbildungsvorricluung zu schaffen, bei welcher zeitlich getrennte Farbsignale von Bildelementen für Roi, Grün und Blau erhalten werden und welche einem ein Kapaziiätsnachhängen verhinderndem Verschaehteln ohne Verminderung der Auflösung unterworfen werden kann.It is an object of the invention to provide a solid state color imaging device which temporally separated color signals are obtained from picture elements for Roi, green and blue and which an interlacing that prevents capacity sagging can be subjected to dissolution without reduction.
Gemäß der im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Lösung dieser Aufgabe sind die jeweils zur gleichen Farbe gehörigen Wandlerelemenie jeder Matrixspahe an einen eigenen Horizonlalschalter angeschlossen, und sämtliche »gleichfarbigen« Horizontalschalter sind ihrerseits mn einer zugehörigen Bildsignal-Ausgangsleiiung verbunden. Damit ist gewährleistet, dab in jeder Halbbild-Abtastung die einzelnen Farbsignale am Matrixausgang getrennt vorliegen, womit die Voraussetzungen lur eine ver schachteile Abtastung ohne unerwünschte Farbmischung geschaffen sind.According to the solution to this problem specified in the characterizing part of claim 1 are the converter elements belonging to the same color each matrix couple to its own horizontal switch connected, and all "same-colored" horizontal switches are in turn connected to an associated image signal output line. This guarantees dab in each field scan the individual color signals at the matrix output separately exist, which means that the requirements for a ver poor scanning is created without undesired color mixing.
Aus der deutschen Offenlegungsschnlt 2b 09 731 ist eine Festkörper Bildaufnahmeeinnchlunjj bekannt, die äußerlich Ähnlichkeiten mit der erlindungsgemaßen Vorrichtung hai. Die aus dieser Druckschuh bekannte Finricbiung bezieht sich jedoch mehl aul eine Farbbildverarbeitung, so daß die dei Lrfindung zugrundeliegende Aulgabe bei dieser bekannten Vor richtung weder angesprochen noch gelosi ist im verschachtelter Ablaslbeirieb. wie ihn die eiimduiigsge maße Schaltung ermöglicht, ist bei der Vorrichtung nacn dieser Druckschrift nijht vorgesehen.A solid-state image recording device is known from German Offenlegungsschnlt 2b 09 731, which outwardly has similarities with the device according to the invention. The Finricbiung known from this pressure shoe, however, refers to a color image processing, so that the underlying issue of this known device is neither addressed nor solved in the interleaved Ablaslbeirieb. how it is made possible by the eiimduiigsge measurement circuit is not provided for in the device according to this publication.
Vorteilhafte Weiterbildungen der F.rlmdung sind in den IJnlerauspruehen gekennzeichnetAdvantageous further developments in training are given in marked the IJnlerauspruehen
Ausführungsformen der Krfindung weiden im lolgen den in Verbindung mn der Zeichnung beschrieben Aul dieser ist bzw. sindEmbodiments of the invention are shown in the following which is or are described in connection with the drawing
I ig 1 ein Schaltbild, welches den Aulbau einer bekannten Ι-'estkorper Abbildungsvorrichtung zeigt.I ig 1 a circuit diagram showing the construction of a known Ι-'estkorper imaging device shows.
I ig. 2 ein'· schematische Diaulsichi. wel.:he den Aulbau einer bekannten I arblilteianordnuiig /eigtI ig. 2 a '· schematic Diaulsichi. wel.:he the Construction of a well-known assembly order
I ig. i em Schaltbild, welches eine Auslührunjjsloim del lrlindung zeigt.I ig. in the circuit diagram which shows an embodiment of the connection.
I ig 4 ein Impulsdiagramm zur !.(läuterung des Arbeiiens der Festkörper I arbabbilduMgs'.ornchtung der I ι g 3.I ig 4 a pulse diagram for!. (Clarification of the Working with the solid state the I ι g 3.
I ι g. 5 und b Schaltbildei. von denen jedes den wesentlichen Aufbau einer weiteren Ausluhruiigslorm der Lrlindung zeigt.I ι g. 5 and b wiring diagram. each of which den shows essential structure of a further Ausluhruiigslorm the Linden.
I ι g. 7 ein Schaltbild, welches ein Beispiel lur den konkreten Ajfbau eines Schaliabs<'hniits in der 1 estkörper 1 arbabbildungsvorrichtung dei Lrlindung zeigt, undI ι g. 7 is a circuit diagram showing an example concrete construction of a shaliab in the 1 test body 1 color imaging device of the Linden shows, and
F ι g. 8 ein Blockschallbild eines AusgangssignaK-erarbeiiungssystems bei der Hrfindung.Fig. 8 is a block diagram of an output signal processing system in hearing.
Im folgenden wird die Lrlindung anhand von Ausführungsformen beschrieben.In the following, the explanation is based on Embodiments described.
I ig. 3 ist ein Schaltbild, welches den Aufbau einer Abbildungsplaite. die den wesentlichen Teil der Festkörper F'arbabbildungsvorrichtung gemäß der Lr findung bildet, zeigt. Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Hori/ontalablastschaltung, Bezugszeichen 11 eine Ver likalabiaoischahung. Mit 12 ist ein Vertikalschaller (ein Vertikalschaltcr MOS-Transistor) bezeichnet, welcher durch die Abtaslimpulse der Vertikalablastschaliung ein oder ausgeschaltet wird. Mit 13 ist eines Photodiode (photoelektrisches Wandlerelement) bezeichnet, welche den SouiceansehluB des Vertikalschalters 12 ausnützt. Die veischiedenen Dioden 13 haben zwar HlIe den gleichen Aufbau, die Diode 13/? dient jedoch zum Nachweisen des rolen Lichts, die Diode ii(j /um Nachweisen des grünen Lichts und die Diode 130 zum Nachweisen des blauen Lichts, entsprechend derI ig. 3 is a circuit diagram showing the structure of an imaging board. which forms the essential part of the solid-state color imaging device according to the invention. Reference numeral 10 denotes a horizontal discharge circuit, reference numeral 11 a ver likalabiaoischahung. With a vertical sounder (a vertical switch MOS transistor) is designated, which is switched on or off by the Abtaslimpulse of the vertical ablation circuit. With 13 a photodiode (photoelectric conversion element) is referred to, which utilizes the SouiceanehluB of the vertical switch 12. The different diodes 13 have the same structure, the diode 13 /? however, is used to detect the roll light, the diode ii (j / um detect the green light and the diode 130 to detect the blue light, according to the
eingangs beschriebenen (F-1 g. 2) Filteranordnung. (In F-ällen, wo die Aufbauten der Dioden auf diese Weise identisch gemacht sind, können die Dioden 13/?, 13(7 und 13/y durch den gleichen Flerstellungsprozeß ausgebildet werden, woraus sich der Vorteil einfacher Fertigung ergibt. Wenn einer Kompliziertheit des FlerstellungspO/esscs nichts entgegensteht, können die Aufbauten der Dioden 13/?, 13(7 und 13ß verschieden und von vornherein mit spezifischen Empfindlichkeiten fur Rot. (jrun bzw. Blau ausgestattet sein.) Mit 14 ist eine Veriikalsignaiausgangsleitung bezeichnet, an die die Drains der Vertikalschalter 12 gemeinsam angeschlossen sind (jnter den Vertikalsignalausgangsleitungen 14 sind diejenigen 14a Signalausgangsleitungen für Grün, die Signale der Dioden 13(7 ableiten, diejenigen 146 Signalausgangslcitungcn für Rot und Blau, die Signale der Dioden 13/? und 13ß ableiten. Bei 15 ist ein Hori/onialschalter (ein HorizontalschalterMOS-Transisior) ge/eigi. der durch einen Abtastimpuls der Hon/onialabiastschaltung 10 ein- oder ausgeschalte! wird Der Hon/ontalschalter 15a ist ein MOS-Transistor (im folgenden als »MOST« abgekürzt), welcher mit einem F.nde an die Vcrtikalsignalausgangsleitung 14a und mn dem anderen Finde an die Hon/ontalsignalaus- £?,int's!tiiung Ifia angeschlossen ist wahrend der Hori/oritalschdlter 156 ein MOST ist. welcher an einem F nrle mn der Vertikalsignalausgangsleitung 146 und am anderen f.nde mit der Horizontalsignalausgangsleitung 166 verbunden ist. 17 bezeichnet einen »Verschachtelurit'S" Schalter zur Durchführung des oben beschriebenen verschachtelten Abtastens. Die »Verschachtelungs« Schalter 17 sind mit Anschlüssen 18-1 oder 18-2 verbunden, mn welchen Abtastimpulsausgabeieitungen(F-1 g. 2) filter arrangement described at the outset. (In cases where the structures of the diodes are made identical in this way, the diodes 13 / ?, 13 (7 and 13 / y can be formed by the same manufacturing process, which has the advantage of being easy to manufacture The structure of the diodes 13 / ?, 13 (7 and 13) can be different and from the outset with specific sensitivities for red Drains of the vertical switches 12 are connected in common (among the vertical signal output lines 14 are those 14a signal output lines for green, which derive signals from diodes 13 (7, those 146 signal output lines for red and blue, which derive signals from diodes 13 /? And 13?). At 15 is a horizontal switch (a horizontal switch MOS transistor) ge / proper which is switched on or off by a sampling pulse of the horizontal switch 10 te! The Hon / ontalschalter 15a is a MOS transistor (abbreviated as "MOST" in the following), which is connected with one end to the Vcrtikalsignalausgangsleitung 14a and with the other to the Hon / ontalsignalaus- £?, int's! line Ifia is while the horizontal filter 156 is a MOST. which is connected to the vertical signal output line 146 at one end and to the horizontal signal output line 166 at the other end. 17 denotes an "interleave" switch for performing the interlaced scanning described above. The "interleave" switches 17 are connected to terminals 18-1 or 18-2, which are sampling pulse output lines
0 0.0 ;. O14. die an den einzelnen Stufen der Vertikalabtiisischaltung angeordnet sind, verbunden sintl f ig 7 ist ein Schaltbild, welches den konkreten Aifbnu des bmschalters 17 der F ι g. 3 zeigt. Der0 0.0 ; . O 14 . which are arranged at the individual stages of the Vertikalabtiisischaltung, connected sintl f ig 7 is a circuit diagram of bmschalters 17 of the F ι g concrete Aifbnu. 3 shows. Of the
1 mschalter 17 ist aus einer Flip-Flop-Sc1 altung 19 und einem MOST 20 aufgebaut. Die Ausgänge der flip I lop Schaltung 19 werden jedes Halbbild umgeschaltet t ι g. 8 ist ein Blockschaltbild eines Ausgangssignalvcrarbeitungssystems der Festkörper-Abbildiingsvornchtung der F i g. 3.1 switch will 17 is constructed of a flip-flop Sc 1 tra ting 19 and a MOST 20th The outputs of the flip I lop circuit 19 are switched every field t ι g. 8 is a block diagram of an output signal processing system of the solid-state imaging device of FIG. 3.
Die Arbeitsweise der in F i g. 3 gezeigten Festkörper-Abbildungsvornchtung wird unter Bezugnahme auf das /eitdiagramm der Fig.4 und das Blockschaltbild der F it' K erläutert. (Hier ist unter der Annahme, daß die Bauelemente P-Kanal-MOSTs sind, das Zeitdiagramm mn negativen Logikimpulsen dargestellt. Im Falle von N Kanal MOSTs muß die Polarität umgekehrt werden.) 0 > und 0, stellen Taktimpulse dar. die zum Betreiben der Vertikalabtastschaltung 11 bzw. der Honzontalabi<is*schaitung !0 verwendet werden. Abtastirnpislsauigabelcitungen O11, O12. O1),... und O1*/. sowie O1.. O1>. O1 1. 0.1 und 0,ν liefern Vertikalabtastimpulse V1 1. V1..The operation of the in F i g. The solid-state imaging device shown in FIG. 3 is explained with reference to the diagram of FIG. 4 and the block diagram of FIG. (Assuming that the components are P-channel MOSTs, the timing diagram is shown with n negative logic pulses. In the case of N channel MOSTs, the polarity must be reversed.) 0 > and 0, represent clock pulses that are used to operate the Vertical scanning circuit 11 or the Honzontalabi <is * circuit! 0 can be used. Sampling brain cables O 1 1, O 1 2. O 1 ), ... and O 1 * /. as well as O 1 .. O 1 >. O 1 1. 0.1 and 0, ν deliver vertical scanning pulses V 1 1. V 1 ..
V. j.... und Vvm. sowie Horizontalabtastimpulse V,,.V. j .... and V v m. As well as horizontal scanning pulses V ,,.
V,... V,,.... und V, ν auf der Basis der TaktimpulseV, ... V ,, .... and V, ν based on the clock pulses
Sei zunächst angenommen, daß die »Verschachtelungs«-Umschalter 17 auf den Anschlüssen 18-1 liegen, wobei in diesem Abtastzustand ein erstes Halbbild erstellt wird. Diodengruppen in ersten und zweiten Reihen [13A(I. 1). 13C(I. 2), 13R(\. 3).... 13G(I. N)] und [13G(Z 1). 13S(Z 2), 13G(Z 3).... 13B(Z /V)] werden durch den Abtastimpuls Vv 1 an der ersten Stufe der Vertikalabtastschaltung ausgewählt. Die Horizontalimpulse 15 werden aufeinanderfolgend durch die Abtastimpulse V,l. V,2. V, j.... und V,\ ein- und ausgeschaltet. Signale für Grün 100 von der. Dioden (Z I), (1. 2), (2. 3) werden an die Signalausgangsleitung 16a geliefert. Andererseits werden Signale für Rot 101 und Signale für Blau 102 abwechselnd von den Dioden (1. I). (2. 2). (1. 3) an die Signalausgangsleitung 166 geliefert. Nachfolgend werden Diodengruppen an dritten und vierten Reihen [13/?(3. I). 136(3. 2). !!!/?(3. 3).... 136(3. /V)] und [I3G(4. I). I3ß(4. 2). 136(4.Let us first assume that the "interleaving" switches 17 are on the connections 18-1, a first field being created in this scanning state. Diode groups in first and second rows [13A (I. 1). 13C (I. 2), 13R (\. 3) .... 13G (I. N)] and [13G (Z 1). 13S (Z 2), 13G (Z 3) .... 13B (Z / V)] are selected by the scanning pulse V v 1 at the first stage of the vertical scanning circuit. The horizontal pulses 15 are successively by the sampling pulses V, l. V, 2 . V, j .... and V, \ on and off. Signals for green 100 from the. Diodes (ZI), (1. 2), (2. 3) are supplied to the signal output line 16a. On the other hand, signals for red 101 and signals for blue 102 are alternately from the diodes (1. I). (2. 2). (1. 3) is supplied to the signal output line 166. Below are diode groups on third and fourth rows [13 /? (3. I). 136 (3.2). !!! /? (3. 3) .... 136 (3. / V)] and [I3G (4. I). I3β (4, 2). 136 (4th
3) 13ß(4. ,\ )] durch den Abtastimpuls V ; an der3) 13β (4., \)] By the sampling pulse V ; at the
zweiten Stufe der Vertikalabtastschaltung ausgewählt. Nach dem gleichen Vorgang wie oben werden die Signale für Grün 100 an die Signalausgangsleiiung I6a und die Signale fur Rot 101 und die Signale für Blau 102 abwechselnd an die Signaiausjiarigsieitung 166 geliefert. r>ic Dioden an der f.\-l)-ien 'jnd der Λ,'-ien Reihe werden durch einen ähnlichen \ orsane ausgewählt, und damn ist das Abtasten des erster. Halbbildes beendet (Hierbei ist M als gerad/ahhi? angenommen. Wenn v/ ungcradzahlig ist. werden die Dioden an der (M- 2)-ier, und der (M- I)-ten Reihe ausgewählt )second stage of the vertical scanning circuit selected. Following the same process as above, the signals for green 100 are supplied to the signal output line 16a and the signals for red 101 and the signals for blue 102 are alternately supplied to the signal output line 166. r> ic diodes on the f. \ - l) -ien 'and the Λ,' - ien row are selected by a similar \ orsane , and then the sampling is the first. Field ended (Here M is assumed to be even / ahhi?. If v / is odd, the diodes on the (M- 2) -th and the (M- I) -th row are selected)
Als nächstes werden die .Λ -jrschdLhiiiHjni/s^^-l.mschalier 17 auf die Anschlüsse 18-2 geleg' und das Abtasten des /weiten Halbbildes wird begonnen. Im zweiten Halbbild werden dementsprechend die Dioden an der zweiten und dritten Reihe durch den vertiKalabtastimpuls V. > und die Dioden an der vierien und fünften Reihe durch den AbtasMimpuls I ■ dusgevva-1' Die Dioden an der (M- 2)-ten und der (M- I )-ten Reit e werden beim lcizien Abtasten des /weiten Halbbildeausgewählt. (M ist als geradzahlig angenommen. Wenn Λ/ ungeradzahlig ist. werden die Dioden an der fM-l)-ten und der Λ/ten Reihe ausgewählt.) Auch beim zweiten Halbbild werden wie beim ersien Halbbild die Signale fur Grün 100 an die Signalausgangsleitung I6a und die Signale fur Rot 101 und die Signale fur Blau 102 abwechselnd an die Signalausgangsleitung 16£> geliefert. Das Abtasten eines Vollbilds isi über das erste Halbbild und das zweite Halbbild beendet, worauf das Abtasten des ersten Halbbildes des nächsten Vollbildes beginnt.Next, the .Λ -jrschdLhiiiHjni / s ^^ - l.mschalier 17 are placed on the connections 18-2 and the scanning of the / wide field is started. In the second field, the diodes on the second and third rows are dusgevva- 1 'The diodes on the (M- 2) -th and the (M- I) -th tabs are selected when the wide field is correctly scanned. (M is assumed to be an even number. If Λ / is odd, the diodes on the fM-l) th and Λ / th rows are selected 16a and the signals for red 101 and the signals for blue 102 are alternately supplied to the signal output line 16 £>. The scanning of a frame is ended over the first field and the second field, whereupon the scanning of the first field of the next frame begins.
Wie in F 1 g. 8 dargestellt, werden die von der Ausgangsleitung 166 her erhaltenen Signale 101 und 102 synchron mittels synchron laufender Nachweisschaltungen unter Verwendung von Schaltsignalen 103 und 104. nachgewiesen, die durch eine Schaltimpulsgeneratorschaltung mit Bezug auf die Horizontaitaktimpulse 0 v erzeugt werden. Auf diese Weise werden sie in Signale für Rot 10Γ und Signale fur Blau 102' getrennt. Diese Signale für Rot und für Blau und die über die Ausgangsleitung 16a gewonnenen Signale für Grün werden durch Tiefpaßfilter (F.PFs) geschickt und danach durch drei Weiterverarbeitungsverstärker impulsgeformt. Danach werden die impulsgeformten Signale beispielsweise in einen NTSC-(Nationa! Television System Comittee-jKodierer geführt, um sie in NTSC-Farbsignale umzuwandeln.As in F 1 g. 8, the signals 101 and 102 received from the output line 166 are detected synchronously by means of synchronously running detection circuits using switching signals 103 and 104 which are generated by a switching pulse generator circuit with reference to the horizontal clock pulses 0 v . In this way they are separated into signals for red 10Γ and signals for blue 102 '. These signals for red and for blue and the signals for green obtained via the output line 16a are sent through low-pass filters (F.PFs) and then pulse-shaped by three further processing amplifiers. Thereafter, the pulse-shaped signals are fed, for example, to an NTSC (Nationa! Television System Committee-jcoder, in order to convert them into NTSC color signals.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform. Mit 15 (15c I5d 15e) ist ein Horizontalschalter bezeichnet, welcher an einer Seite mit einer Horizontalsignalausgangsleitung 16 (16c 16d I6e) und an der anderen Seite mit einer Vertikalsignalausgangsleitung 14 (14c 14d 14e) verbunden ist 108 bezeichnet eine Vorspannungsquelle für die photoelektrischen Wandlerelemente, welche über Widerstände 109 mit den Horizontalsignalausgangsleitungen 16 verbunden ist. Es wird ein Vorgang ähnlich dem in bezug auf F i g. 3 erläuterten durchgeführt, wobei die Horizontalsignalausgangsleitung 16c als Signalausgangsleitung für Grün, diejenige 16JaIs Signalausgangsleitung für Rot und diejenige 16eFig. 5 shows a further embodiment. 15 (15c I5d 15e) denotes a horizontal switch which is connected on one side to a horizontal signal output line 16 (16c 16d I6e) and on the other side to a vertical signal output line 14 (14c 14d 14e) 108 denotes a bias voltage source for the photoelectric conversion elements, which is connected to the horizontal signal output lines 16 via resistors 109. A process similar to that with respect to FIG. 3, the horizontal signal output line 16c as the signal output line for green, that 16Yes signal output line for red and that 16e
als Signalausgangsleitung für Blau dient. Bei dem eben betrachteten Aufbau ist die Anzahl der Signalausgangsleitungen, verglichen mit derjenigen bei der Ausführungsform der Fig.3, um 1 erhöht. Da jedoch die Signale für Rot und die Signale für Blau über individuelle Ausgangsleitungen abgenommen werden, nehmen schwimmende Kapazitäten als parasitäre Kapazitäten der Signalausgangsleitungen für Rot und Blau auf die Hälfte, verglichen mit den entsprechenden schwimmenden Kapazitäten bei der Ausführungsform der Fig.3, ab, wodurch eine hohe Signalauslesegeschwindigkeit möglich ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die in der Umwandlung in Video-Signale bestehende Weiterverarbeitung erleichtert wird.serves as the signal output line for blue. In the structure just considered, the number of signal output lines is compared with that in the embodiment of FIG. 3 increased by 1. However, since the Signals for red and the signals for blue are picked up via individual output lines, take floating capacitances as parasitic capacitances of the signal output lines for red and Blue in half compared to the corresponding floating capacities in the embodiment of Fig.3, resulting in a high signal readout speed is possible. Another advantage is that it is converted into video signals existing further processing is facilitated.
F i g. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform. Mit 15 ist ein Horizontalschaher bezeichnet, welcher an einer Seite mit einer Horizontalsignalausgangsleitung 16 (16£ t6g, 16Λ, 16;) und an der anderen Seite mit einer Vertikalsignalausgangsleitung 14 (14£ 14g; 14Λ, 14/) verbunden ist. Wegen einer Betriebsweise, die der in Beziehung auf F i g. 3 erläuterten ähnlich ist, dienen die Signalausgangsleitungen 16/ und 16^ als Signalausgangsleitungen für Grün, diejenige 16Λ als Signalausgangsleitung für Rot und diejenige 16/ als Signalausgangsleitung für Blau. Bei dem gerade beschriebenen Aufbau ist die Anzahl der Signalausgangsleitungen, verglichen mit derjenigen der Ausführungsform der F i g. 5, wiederum um 1 erhöht. Die auf die Signalausgangsleitungen für Grün zurückgehenden parasitären Kapazitäten nehmen zusammen mit denen für Rot und Blau auf die Hälfte ab, was den Vorteil mit sich bringt, daß die Signalauslesegeschwindigkeit hoch sein kann ϊ und daß die in der Umwandlung in Video-Signale bestehende Weiterverarbeitung erleichtert ist.F i g. 6 shows a third embodiment. With 15 a horizontal switch is referred to, which is connected on one side to a horizontal signal output line 16 (16 £ t6g, 16Λ, 16;) and on the other side to a vertical signal output line 14 (14 £ 14g; 14Λ, 14 /). Because of a mode of operation similar to that of FIG. 3, the signal output lines 16 / and 16 ^ serve as signal output lines for green, that 16Λ as signal output line for red and that 16 / as signal output line for blue. In the structure just described, the number of signal output lines is increased compared with that of the embodiment of FIG. 5, again increased by 1. The parasitic capacitances resulting from the signal output lines for green, together with those for red and blue, are reduced by half, which has the advantage that the signal readout speed can be high and that the processing of the conversion into video signals is facilitated .
Wie oben im einzelnen in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben, sind bei der Festkörper-Abbildungsvorrichtung gemäß der Erfindung eineAs described above in detail in connection with the embodiments, in the solid-state imaging device according to the invention a
in Mehrzahl von Signalausgangsleitungen vorgesehen, und Farbsignale, die den betreffenden Elementen für Rot, Grün und Blau entsprechen, werden bei schachbrettartiger Anordnung der Elemente von diesen abgeleitet, wodurch sich eine Festkörper-Farbabbildungsvorrich-provided in a plurality of signal output lines, and Color signals corresponding to the respective elements for red, green and blue become more checkerboard-like Arrangement of elements derived from these, thereby forming a solid-state color imaging device
i■> lung gewinnen läßt, welche ein hohes Auflösungsvermögen zeigt und bei welcher kein Kapazitätsnachhängen auftritt. Diese Wirkungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind im praktischen Gebrauch von großem Wert.i ■> lung can gain, which has a high resolving power shows and with which no capacity sags occurs. These effects of the device according to the invention are great in practical use Value.
Obzwar vorstehende Beschreibung für MOS-Transistoren als Elementarbestandteile durchgeführt wurde, so versteht sich doch, daß die Erfindung auch auf Festkörper-Farbabbildungsvorrichtungen anwendbar ist, welche bipolare Transistoren, Sperrschicht-Feldeffekt-Transistoren, CCD's (charge coupled devices = ladungsgekoppelte Vorrichtungen) usw. oder irgendwelche Kombinationen dieser Elemente als Elementarbestandteile enthalten.Although the above description was carried out for MOS transistors as elementary components, it should be understood that the invention is also applicable to solid state color imaging devices is, which bipolar transistors, junction field effect transistors, CCD's (charge coupled devices = charge coupled devices Devices) etc. or any combination of these elements as elementary components contain.
Hierzu 7 Blatt ZeichnungenIn addition 7 sheets of drawings
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